用于产生信息信号的方法技术

本发明专利技术的目标是解决难以同时实现增加的信号分辨率和噪声分量减少的问题。提供了通过对信号(f(a))执行傅立叶变换来产生信息信号(F(b))的信号产生方法，包括：检测信息信号(F(b))的峰值强度的最大值的步骤；计算信号(f(a))的与峰值强度的最大值相应的振幅、相位和频率的步骤；基于所述振幅、相位和频率产生其中与峰值强度的最大值相应的信号f(a)沿着“a”轴延伸的信号的步骤；从延伸信号提取在延伸信号之中小于a1的区域的信号和大于a2的区域的信号并产生外插信号的步骤，其中，a1<a2；将外插信号与a1至a2的信号(f(a))合成并产生合成信号的步骤；并且进一步对合成信号执行傅立叶变换的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过使用傅立叶变换来产生信息信号的信号产生方法，诸如用于通过获得光谱干涉信号并且对该光谱干涉信号执行傅立叶变换来产生关于测量目标的断层的信息信号的信号产生方法。
技术介绍
例如，在图像处理领域、各种测量领域和音频分析领域中广泛地执行使用傅立叶变换来产生各种类型的信号。例如，使用通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换来获得测量目标的断层信息信号的光学相干断层成像装置(傅立叶域-光学相干断层摄影术:FD-0CT)。在FD-OCT中，将光源输出划分为两个或更多个光束，其中之一用作参考光，其中另一个用作照射测量目标的测量光。散射或反射光从测量目标返回，并且获得散射或反射光与上述参考光之间的光谱干涉信号。沿着波数空间轴观察光谱干涉信号，并且获得沿着波数空间轴根据参考光路与测量光路之间的光路长度差振动的信号。相应地，对所获得的光谱干涉信号进行傅立叶变换，以使得获得指示根据光路长度差的峰值的断层信息信号。光谱干涉信号的强度与参考光和来自测量目标的反馈光的强度的乘积成比例。因此，即使当来自测量目标的反馈光由于吸收、散射或透射而衰减时，也可以获得高灵敏度的断层信息信号。通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号表示如下正弦波的傅立叶变换信号的卷积计算的结果，所述正弦波具有基于光路长度差的频率、以及通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状。因此，当谱带(例如，根据光源的波长带)更宽时，获得在深度方向上具有更高分辨率(分辨层结构并显示它的能力)的断层信息信号。然而，谱带通常是有限的，并且谱形状具有某一形状。因此，断层信息信号的形状反映通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状。因此，诸如在下列情况下，断层信息信号的劣化发生:最初为一个层的断层显示为多个层的图像显示、多个层不分离并且显示为一个层的显示、或者小强度的断层信息信号隐藏于大强度的断层信息信号的尾部的状态。因此，为了抑制断层信息信号的劣化，已经利用了将所获得的光谱干涉信号乘以窗口函数以使得波形成形从而使断层信息信号成形的方法。该方法使断层信息信号成为单峰，并且实现噪声的抑制。然而，乘以窗口函数使得谱带变窄，并且使得断层信息信号的宽度增大，从而导致断层图像的深度方向上的分辨率降低。信号的这样的劣化不限于光学断层测量，而是伴随傅立叶变换的信号处理或信号分析处理的共同问题。为了解决上述问题，在雷达等的情况下，提出了例如PTLl中的被称为超空间变迹的方法，在该方法中，执行多次外插和超出衍射极限的分辨。在该方法中，在宽带中提取其中心在经过傅立叶变换的信号的峰值处的波形，并且对所提取的波形执行逆傅立叶变换以使得产生外插信号。然后，将外插信号外插到原始波形，以便改进分辨率。通过重复地执行该信号处理，获得更高分辨率的信号。同样在音频分析-合成领域中，提出了例如PTL2中的方法，在该方法中，执行频率分析以使得从分析结果合成信号。在该方法中，仅提取主频率分量，并且执行相位校正以使得声音被合成。引文列表专利文献PTLl:美国专利 N0.5，686，922PTL2:日本专利公开 N0.2008-216381
技术实现思路
技术问题在PTLl中所描述的方法中，在宽带中而不是在峰值附近提取波形。因此，在噪声分量存在于所提取的带中的情况下，将噪声分量也提取为信号，从而未能显著地降低噪声水平。在PTL2中所描述的方法中，移除附近的峰值，以使得最初存在的信息可能被移除。因此，在这些方法中，事实是难以同时实现信号的噪声分量的降低和分辨率的提闻。问题的解决方案本专利技术提供了一种用于通过对信号f (a)执行傅立叶变换来产生信息信号F (b)的信号产生方法。该信号产生方法包括以下步骤:检测信息信号F (b)的最大峰值强度；计算信号f(a)的与最大峰值强度相应的振幅、相位和频率；基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生通过使与最大峰值强度相应的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的信号；通过从延伸信号提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，al〈a2 ；通过将外插信号与al至a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号；以及进一步对合成信号执行傅立叶变换。本专利技术的有益效果在本专利技术的信号产生方法中，基于与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的信号f(a)来产生外插信号。使用外插信号来产生合成信号，并且进一步对该合成信号进行傅立叶变换。也就是说，不是使用信息信号的峰值周围的范围广泛的数据，而是使用该峰值所指示的振幅、相位和频率来产生外插信号，以使得产生合成信号，从而实现伴随该峰值的边带噪声的降低。因此，具有小的峰值强度值并且隐藏于边带噪声中的信息信号不被移除而是保留，从而使得能够获得更详细的信息信号。【附图说明】图1包括用于说明本专利技术的信号产生方法的处理的示意图。图2包括用于说明本专利技术的信号产生方法的处理的示意图。图3包括用于说明本专利技术中的重复处理的示意图。图4是用于说明本专利技术中的重复处理的流程图。图5是用于说明窗口函数的效果的示意图。图6包括用于说明本专利技术的效果的曲线图。图7是应用本专利技术的光学相干断层成像装置的示意图。图8是应用本专利技术的光学相干断层成像装置的示意图。【具体实施方式】本专利技术的用于通过对信号f (a)执行傅立叶变换来产生信息信号F (b)的信息信号产生方法包括以下步骤。 即，检测信息信号F(b)的最大峰值强度的步骤。计算信号f(a)的与最大峰值强度相应的振幅、相位和频率的步骤。通过基于关于所述振幅、相位和频率的信息使与最大峰值强度相应的信号f (a)沿着“a”轴延伸来产生信号f’ (a)的步骤。通过从延伸信号提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号的步骤，其中，al〈a2。通过将外插信号与al至a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号的步骤。进一步对合成信号执行傅立叶变换的步骤。另外，本专利技术包括其中多次执行信号产生方法的重复处理。作为本专利技术中的f (a)和F(b)的组合，例如，以下组合是可用的:在傅立叶域-光学相干断层摄影术(FD-OCT)中，光谱干涉信号和断层信息信号的组合；在傅立叶变换红外光谱学(FT-1R)中，干涉信号和光谱学信息信号的组合；光学强度信号及其分析信号的组合；以及音频信号和音频分析信号的组合。下面将以FD-OCT为例详细描述本专利技术的实施例。在FD-OCT中，所获得的光谱干涉信号I (k)用表达式(I)表达。[数学式I]I (k) c^c sin (kx) X S (k)表达式(I)这里，k表示波数，X表示干涉光路与测量光路之间的光路长度差，S (k)表示谱形状。因此，如下表达通过对表达式(I)中表达的光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号。[数学式2]FT|sin(kx) x S(k)| = FT|sin(kx)| ? FT|S(k)|表达式⑵这表明，断层信息信号表示具有基于光路长度差的频率的正弦波的傅立叶变换信号、与通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状的卷积计算的结果。因此，当谱带(例如，根据光源的波长带)越宽时，获得在深度方向上具有更高分辨率(分辨层结构并显示它的能力)的断层信息信号。然而，谱通常不具有无限宽的带，并且具有某一形状S (k)。因此，断层信息信号的形状反映本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)的信号产生方法，所述方法包括以下步骤：检测信息信号F(b)的最大峰值强度；计算信号f(a)的与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率；基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生沿着“a”轴延伸的信号f'(a)；通过从延伸信号f'(a)提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，a1<a2；通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号；以及进一步对合成信号执行傅立叶变换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过对信号f (a)执行傅立叶变换来产生信息信号F (b)的信号产生方法，所述方法包括以下步骤: 检测信息信号F (b)的最大峰值强度； 计算信号f (a)的与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率； 基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生沿着“a”轴延伸的信号f’ (a)； 通过从延伸信号f’ (a)提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，al〈a2 ； 通过将外插信号与al至a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号；以及 进一步对合成信号执行傅立叶变换。2.根据权利要求1所述的信号产生方法，还包括以下步骤: 在η以I为步长从I递增到N的情况下重复地执行包括以下步骤的处理: 在通过用于产生信息信号的方法获得的信息信号F (b)中，检测第η峰值强度值之后的第(η+1)峰值强度值(其中，η为等于或大于I的整数)， 计算信号f(a)的与第(η+1)峰值相应的振幅、相位和频率， 基于关于该振幅、相 位和频率的信息来产生沿着“a”轴延伸的信号， 通过从延伸信号提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，al〈a2， 通过将外插信号与al到a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号，以及 进一步对合成信号执行傅立叶变换。3.根据权利要求2所述的信号产生方法， 其中，数N被设置为信息信号F(b)中的峰值的数量。4.根据权利要求2所述的信号产生方法， 其中，数N指示通过从表现出大强度的峰值到表现出等于或小于预定强度的强度的峰值对峰值进行计数而获得的峰值的数量。5.根据权利要求1所述的信号产生方法，还包括以下步骤: 确定用于信息信号F(b)的强度的阈值； 检测信息信号F(b)中的高于所述阈值的多个峰值； 计算信号f(a)的与所述多个峰值中的每个相应的振幅、相位和频率； 基于关于该振幅、相位和频率的信息来产生沿着“a”轴延伸的信号； 通过从延伸信号提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号; 通过将外插信号与al至a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号；以及 进一步对合成信号执行傅立叶变换。6.根据权利要求5所述的信号产生方法， 其中，每次通过使用预定比率减小所述阈值时执行包括以下步骤的处理: 检测信息信号F(b)中的高于阈值的多个峰值； 计算信号f(a)的与该多个峰值中的每个相应的振幅、相位和频率； 基于关于该振幅、相位和频率的信息来产生沿着“a”轴延伸的信号； 通过从延伸信号提取小于al的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号; 通过将外插信号与al至a2的范围中的信号f (a)组合来产生合成信号；以及 进一步对合成信号执行傅立叶变换。7.根据权利要求5所述的信号产生方法， 其中，确定阈值的步骤包括以下步骤: 检测通过获取信号f (a)的包络波形并且对所述包络波形执行傅立叶变换而获得的信号的最大峰值和第二峰值；以及 计算所述第二峰值与所述最大峰值之间的比率，以及 其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田健史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP